Carl Vilhelm Holsøe (Aarhus, 12 de marzo de 1863-Asserbo, 7 de noviembre de 1935) fue un artista danés que pintó principalmente interiores.
Holsøe nació en Aarhus. Su padre era el arquitecto N. P. C. Holsøe; su hermano menor, Niels Holsøe, también era pintor. Estudió en la Real Academia Danesa de Bellas Artes en Copenhague (1882-1884) y luego en la Kunstnernes Frie Studieskoler con Peder Severin Krøyer. Recibió varios estipendios de la academia, en un caso para visitar Italia en 1897.
Holsøe era amigo de Vilhelm Hammershøi, a quien conoció en el Frie Studieskoler y que lo retrató junto con su hermano, Svend Hammershøi, Jens Ferdinand Willumsen, Madsen y Thorvald Bindesbøll en Fem portrætter (Cinco retratos). En 1894 Holsøe se casó con Emilie Heise, que fue su modelo más frecuente y que murió en 1930. El 21 de octubre de 1935, poco antes de su muerte, se casó con Ingeborg Margrethe Knudsen. Holsøe murió en Asserbo, en el norte de Zelanda, y está enterrado en el cementerio de Vinderød.
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